摻銩上轉換光纖激光器的案例
RP Fiber Power 摻銩上轉換光纖激光器
摻銩上轉換光纖激光器摻銩上轉換光纖激光器
文件：Tm upconversion fiber laser .fpw
該模型表明，RP Fiber Power軟件如何對含有復雜能級結構的激光器或放大器進行設計。
設定光纖激光器具有以下特性：
光纖為氟鋯酸鹽玻璃，摻雜銩離子。由于ZBLAN玻璃的低聲子能量，3H4和3F2為亞穩態能級。(未被多聲子躍遷所猝滅)
銩離子在吸收3個1140nm泵浦聲子后被激發至高電子能級。由高能級受激輻射至基態，并產生480nm的藍光。
光纖左端面為全反射鏡，右端面為反射率為60%的輸出耦合鏡。
模型所采用的光譜數據源于文獻：“R. Paschotta et al., Characterization and modeling of thulium:ZBLAN blue upconversion fiber lasers”, J. Opt. Soc. Am. B 14 (5), 1213 (1997).
展開 RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—摻銩上轉換光纖激光器
該模型表明,RP Fiber Power軟件如何對含有復雜能級結構的激光器或放大器進行設計。
設定光纖激光器具有以下特性:
光纖為氟鋯酸鹽玻璃,摻雜銩離子。由于ZBLAN玻璃的低聲子能量,3H4和3F2為亞穩態能級。(未被多聲子躍遷所猝滅)
銩離子在吸收3個1140nm泵浦聲子后被激發至高電子能級。由高能級受激輻射至基態,并產生480nm的藍光。
光纖左端面為全反射鏡,右端面為反射率為60%的輸出耦合鏡。
模型所采用的光譜數據源于文獻:“R． Paschotta et al．, Characterization and modeling of thulium:ZBLAN blue upconversion fiber lasers”, J． Opt． Soc． Am． B 14 (5), 1213 (1997)．
展開 RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—摻釔光纖激光器
該范例為摻釔光纖激光器的簡單模型。泵浦與信號光均在單模光纖內傳輸。
腳本程序中，通過插入對象函數set＿R（），將放大器模型轉換為激光器模型。設定光纖左端面對信號光（激光）全反射（光纖布拉格光柵效應），輸出光纖端面具有4％的反射率（裸纖端面的菲涅爾反射效應）。
在模型中需簡單定義激光波長。若無定義波長的光學組件，激光器通常輸出增益更大的工作波長。這是一個非常復雜的范例，可自動計算激光輸出波長。
Yb fiber laser ．cf ．fpw 包含用戶自定義項，可靈活編輯輸入參量。
展開 RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—鉺釔共摻光纖激光器
該模型為短腔鉺釔共摻光纖激光器,975nm泵浦光束激發鉺離子與釔離子。鉺離子的激活能量轉移至鉺離子。
此類激光器也可在無釔離子情況下運行,可通過設置釔離子的濃度為0即可。然而,此時泵浦吸收非常有限,導致輸出功率較低。(由于光纖長度短,摻雜濃度有限所致)隨著鉺離子的摻雜,能量吸收更充分,激光轉換效率極大增加。然而,在高泵浦功率下,能量轉移效率達到極限,限制了輸出功率。
光纖激光器及激光器設計軟件—摻釔光纖激光器，自動解算輸出波長
該范例為摻釔光纖激光器模型,可自動計算激光器輸出波長。因此,需定義多個信道,波長間隔為5nm,軟件將分析給定條件下哪個信道輻射激光。(兩個信道具有相似增益的情況下將出現問題)
腳本程序設定了laser_wavelength()用戶自定義函數,分析輻射信道,通常此信道具有較高的輸出功率。
圖3中可新奇的觀察到光纖長度的變化。對每一點需重新計算激光器波長,確實發生了變化。對于短光纖,975nm處出現激光輻射,發射截面較大。然而,對于長光纖,激光波長突然跳轉至1030nm,發射長波長激光,這主要由于975nm的激光的二次吸收(此處具有較高的吸收截面)。這一特性為三能級激光系統的顯著特征。
展開 RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—摻釔光纖放大器
（備注：若采用無源光纖，則該文件及以下案例文件將無法運行。）
該程序有助于學習軟件基礎操作。設計了一種簡單的摻釔光纖放大器。
泵浦光與信號光均在單模光纖內傳輸。每列波象征一個光通道。腳本程序定義了高斯分布及給定半徑下的模式分布。
在此模型中，未考慮放大的自發輻射。因此，若降低輸入光功率，單通道增益較高，模式失效。
腳本程序可繪制以下圖形：
光功率與光纖位置的關系曲線。
信號輸出功率與泵浦功率，或信號輸入功率，或光纖長度的函數關系。
橫向與徑向分布取決于摻雜與強度分布。
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—多信號摻鉺光纖放大器
多個等間隔信號入射至摻鉺光纖放大器。各信號具有不同的增益值及輸出功率。同時,圖2為噪聲指數。對于長波長,重吸收效應較弱,噪聲指數較低。
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—摻鉺光纖放大器的淬滅效應
該范例與自發輻射放大的摻鉺放大器的腳本程序相似,對于鉺離子采用了更復雜的模型,并包括上轉換效應。激光上能級離子躍變相互作用,其中一個離子躍遷至基態,而另外一個離子躍遷至高能態,瞬間返回至初始能級。實際上,破壞一個激發躍遷,整個光放大也會稍微減少。
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—摻鍺光纖的模式特性
該程序是用于計算光纖模式特性較為復雜的案例。采用摻鍺的多模光纖,一定鍺濃度下超高斯橫向分布。纖芯折射率位于硅與鍺之間,取決于鍺含量。硅與鍺的折射率可由Sellmeier定理計算,與波長有關,需要進行色散計算。模式求解方法(2．5節)提供了相關函數,可計算所有模式的有效折射率、群折射率、群速度色散等。
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—摻鉺光纖放大器的放大自發輻射
該范例與自發輻射放大摻釔放大器的腳本程序相似,僅采用鉺離子取代釔元素。采用鋁硅酸鹽光纖的數據。因為在980nm處不存在泵浦吸收,故采用泵浦光1470nm的模型。
在此腳本程序中,設定鉺離子具有理想的特性。這意味著不存在猝滅及能量轉移過程。若考慮此效應則會使模型非常復雜。
RP Fiber Power 模型
右圖顯示了摻銩上轉換光纖激光器背景下的示例情況。在這里，除了基態之外，還處理三個亞穩態。除了各種自發躍遷之外，還有四個吸收躍遷（包括準三級激光躍遷）和兩個伴隨受激發射（泵浦和信號）的躍遷。
動態模擬
光纖放大器中的脈沖失真
該軟件還允許您模擬系統的時間演變。實現了一種高度靈活的方法，既可以精確模擬激光的動態，又可以充分考慮光纖中的傳播時間，以及單通或雙通脈沖放大的快速模擬。
例如，右側的圖顯示了在高增益光纖放大器的放大期間脈沖形狀如何因增益飽和而失真，以及這種脈沖提取了多少存儲的能量。另一個例子對應于Q開關光纖激光器模型，其在單獨的頁面上描述。
您可以自動執行多個動態模擬。例如，您可以使用相對較粗的時間步長模擬脈沖放大器的泵浦，然后以更高的時間分辨率模擬信號放大。然后將兩個模擬放入循環中以模擬多個泵浦/放大循環。
超短脈沖傳播
超短脈沖可以用時域或頻域中的復振幅陣列數字表示。傅立葉變換用于將時間和頻率相互關聯。波長相關的放大和色散在頻域中建模，而非線性效應在時域中處理。精確的數字分步算法具有自動步長控制功能，可確保高精度和高速度。
通過指定GVD（群速度色散）或有效折射率的波長相關函數，可以包括任意色散。如果使用集成模式求解器，則還可以計算模式色散。
不僅可以對一個簡單的克爾非線性進行建模，而且可以對具有延遲非線性響應的非線性進行建模，從而導致受激拉曼散射。用戶可以指定任意的響應函數，而不僅僅是給定函數形式的參數，這樣就可以處理任意增益譜的拉曼增益。
腳本語言的100多個函數可用于定義模型輸入和檢索各種脈沖屬性。也可以使用方便的交互式脈沖顯示窗口檢查結果。
雖然各種競爭產品也可以模擬超短脈沖傳播，但RP Fiber Power在其高靈活性方面可能是獨一無二的，因為完全控制具有強大的腳本語言。
展開 
RP Fiber Power 摻釔光纖激光器
摻釔光纖激光器
文件：Yb fiber laser .fpw 及 Yb fiber laser .cf .fpw
(對應表格操作文件Yb fiber laser . fpi)
該范例為摻釔光纖激光器的簡單模型。泵浦與信號光均在單模光纖內傳輸。
腳本程序中，通過插入對象函數set_R()，將放大器模型轉換為激光器模型。設定光纖左端面對信號光（激光）全反射（光纖布拉格光柵效應），輸出光纖端面具有4%的反射率（裸纖端面的菲涅爾反射效應）。
在模型中需簡單定義激光波長。若無定義波長的光學組件，激光器通常輸出增益更大的工作波長。這是一個非常復雜的范例，可自動計算激光輸出波長。
Yb fiber laser .cf .fpw 包含用戶自定義項，可靈活編輯輸入參量。
展開 RP Fiber Power 鉺釔共摻光纖激光器
文件：Er-Yb fiber laser .fpw
該模型為短腔鉺釔共摻光纖激光器，975nm泵浦光束激發鉺離子與釔離子。鉺離子的激活能量轉移至鉺離子。
此類激光器也可在無釔離子情況下運行，可通過設置釔離子的濃度為0即可。然而，此時泵浦吸收非常有限，導致輸出功率較低。（由于光纖長度短，摻雜濃度有限所致）隨著鉺離子的摻雜，能量吸收更充分，激光轉換效率極大增加。然而，在高泵浦功率下，能量轉移效率達到極限，限制了輸出功率。
RP Fiber Power 摻釔光纖激光器，自動解算輸出波長
文件：Yb fiber laser , automatic lambda .fpw
該范例為摻釔光纖激光器模型，可自動計算激光器輸出波長。因此，需定義多個信道，波長間隔為5nm，軟件將分析給定條件下哪個信道輻射激光。（兩個信道具有相似增益的情況下將出現問題）
腳本程序設定了laser_wavelength()用戶自定義函數，分析輻射信道，通常此信道具有較高的輸出功率。
圖3中可新奇的觀察到光纖長度的變化。對每一點需重新計算激光器波長，確實發生了變化。對于短光纖，975nm處出現激光輻射，發射截面較大。然而，對于長光纖，激光波長突然跳轉至1030nm，發射長波長激光，這主要由于975nm的激光的二次吸收（此處具有較高的吸收截面）。這一特性為三能級激光系統的顯著特征。
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激光器設計（RP 系列）視頻①RP 光纖激光器仿真設計
②使用 RP Fiber Power 設計環形腔激光器
③固體激光器仿真設計
④RP Resonator Z 型諧振腔設計⑤RP Fiber Power Yb 激光器設計⑥連續光纖激光器和鎖模光纖激光器設計
⑦脈沖激光器設計
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